Способ усиления сигналов ядерного квадрупольного резонанса

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1Ц (s1)s G 01 N 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР "77084

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

". « !" «,«ЯЗВ С

«« « - .„ « "

1 (21) 4793960/25 (22) 22.02.90 (46) 07.07.92. Бюл. 3Ф 25 (71) Пермский государственный университет им: А.М.Горького (72) А.С.Ким (53) 539.143.43(088.8) (56) ltoh J. About possoblllty productlo«n of

Solid-state MASER аког radlofrequency region

Journ. Phys. Soc. Зарап, 1957, 12, 1053.

Айбиндер Н. и др. Усиление и модуляция квадрупольного эха при двухчастотном воздействии. — Радиофизика, 1979, т. ХИ, N.

11, с.1403-1405, .„(54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ СИГНАЛОВ

ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при изучении структуры химических соединений.

Известен способ усиления сигналов ядерного квадрупольного резонанса, включающий воздействие на вещество, содержащее ядро с трехуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотным полем, с частотой, равной сумме частот двух соседних переходов, и регистрацию сигнала на одном из этих переходов.

Недостатком данного способа усиления сигналов ЯКР является малый коэффициент усиления.

Известен способ усиления сигналов ядерного квадрупольного резонанса, включающий двухчастотное воздействие на ве(57) Изобретение относится к радиоспектроскопии. Сущность изобретения: на вещество, содержащее квадрупольные ядра с многоуровневым неэквидистантным .энергетическим спектром, воздействуют сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух переходов, имеющих общий энергетический уровень. Сначала воздействуют радиочастотным импульсом или импульсами на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, а затем — на частоте одного из переходов, на котором необходимо получить усиление сигналов. Причем на суммарной частоте воздействуют не менее чем двумя радиочастотным импульсами, Регистрацию сигналов эха ведут на частотах соседних переходов. 4 ил., 1 табл.

М щество, содержащее квадрупольные ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром. сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнейия, равными частотам двух соседних переходов, и регистрацию сигналов эха на этих переходах, При изменении параметров импульсов на одном из переходов, на другом, соседнем, переходе происходит усиление (увеличение амплитуды) сигналов эха, Однако данный способ усиления сигналов ЯКР имеет также малый коэффициент усиления.

Цель изобретения — повышение коэффициента усиления.

Цель достигается тем, что согласно способу усиления сигналов ядерного квадрупольного резонанса, включающему двухчастотное воздействие на вещество. со1746271

t={1+, ) Х1 +

Nm+1,в

+(1+ ) тг.

Nm+1, m (4) шв+1,m — 1

М», m — 1 ам+1,в

Ют, m — 1

Мп + 1, m

50 (2) держащее квадрупольные ядра с многоуровневым. неэквидистантным энергетическим спектром, сериями радиочастотных импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух переходов, имеющих 5 общий энергетический уровень, и регистрацию сигналов зха на этих переходах, предварительно на образец воздействуют радиочастотным импульсом или импульса- . ми на .частоте, равной сумме частот двух 10 соседних переходов, а затем — на частоте одного иэ переходов, на котором необходимо получить усиление сигналов, причем на суммарной частоте воздействуют не.менее чем двумя радиочастотными импульса- 15 ми, На фиг. 1 — 4 приведены импульсные про - граммы двухчастотного воздействия, при использовании которых наблюдается усиление сигналов эха. 20

Рассмотрим импульсную программу на фиг.1 и 2. В обоих случаях воздействуют предварительно. двумя радиочастотными импульсами, частота .заполнения которых

Nm+1,m-1. 25

На фиг.1 второе РЧ-поле воздействует

На ЧаСтатЕ Nm+1,в. СИГНаЛ СПИНОВОГО ЭХа, амплитуда которого равна

Еа+1,в 2(1х)в+1,m{A1 N m+1,m-1х

Мп+1,m — 1

xSln N+1,m{t f(1+ ) х

Мтi+1,m х т1 +тЯ). (1) наблюдается в момент времени где r1 — временной интервал между. первым 40

И ВтОрЫМ ИМПуЛЬСаМИ На ЧаетОтЕ Вщ+1,m-y ° т2 — временной интервал между вторым

ИМПУЛЬСОМ На ЧаСтстЕ Nm+t,m-1 И ИМПУЛЬСОМ

На ЧаСтатЕ Nm+1,m.

На фиг;2 второе радиочастотное поле возДействУет на частоте Nm,в-1. ТогДа сигнал эха; амплитуда которого равна

Еа,m-1=2(l x)m,m-1{81 Мп+1,m-1х

Х З!П аа,в-1{1-((1+ )Х

Мп,п — 1

X r1 +iZ))), наблюдается в,момент времени

I. Теперь рассмотрим импульсную программу на фиг.3 и 4..8 обоих случаях предварительно воздействуют одним РЧ-имПУЛЬСОМ На ЧаСтОтЕ ив+1,m-1, На фиг.3 второе РЧ-поле воздействует

ЧЕРЕЗ ВрЕМя г1 На ЧаСтОтЕ ВВ+1,m, а Чврвэ время и снова воздействуют РЧ-импульСОМ На ЧаСтОтЕ Nm+1,а-1.

Амплитуда сигнала эха в этом случае равна

Ев+1,в2(1 x)m+1,â fÀ2" ив+1,m-lx х sin Nm+1,m{t f(1+ ) х1 +

Ма +1.m

+(1+ ) т2 Я (3) и наблюдаться будет в момент времени

На фиг.4 амплитуда сигнала равна

Ев,m-1 2(l x)m;m-1{82 Мп+1,m-1х

XSlnNm,„- {tg(1+ . )т1+

ЙАп, m -1 и наблюдается в момент времени

I I

ЗДЕСЬ (l х)а+1,а (4)в,в-1 — ЭЛЕМЕНТЫ Мат- рицы оператора 4 в представлении квадрупольного гамильтониана Но,А1,А2.81,82 являются тригонометрическими функциями угловых длительностей радиочастотных импульсов. Появление этих функций связано с поведением матрицы эволюции квадрупольной спин-системы во время действия

ИМПУЛЬСОВ Nm+1,m-1- Вв+1,m+ ВПт.в-1.

Как видно из выражений (1)-(4), получено увеличение амплитуд сигналов эха в

Nm+1.m-1 раэ (ПО СраВНЕНИЮ С ОбЫЧНЫМИ СИГналами эха).

В случае ядерного квадрупольного резонанса частоты наблюдаемых сигналов порядка 10 -10 Гц, Таким образом, для

6 9 . полученных спинов коэффициент усиления равен 10 -10 .

При двухчастотном воздействии для наблюдения таких сигналов эха (такой интен1746271

1 сивности) необходимо воздействовать на частоте +>,m-1 не менее чем двумя радиочастотными импульсами. Если мы уберем один импульс с частотой заполнения ам+1,m-1, то не будут наблюдаться никакие сигналы эха.

Пример. Примером вещества, с помощыб которого можно получить усиление, может служить кристаллическое вещество

В!С!з (резонанса Вь 1=9/2, tf =0,58). В таблице приведены значения возбуждаемых и регистрируемых частот при использовании этого вещества.

Коэффициент усиления сигналов в известном способе равен около 3. По сравнению с известным в предлагаемом способе увеличение коэффициента усиления получено в пределах (19-30)10 раз.

Формула изобретения

Способ усиления сигналов. ядерного квадрупольного резонанса, включающий двухчастотное воздействие на вещество, 5 содержащее квадрупольные ядра с многоуровневым неэквидистантным энергетическим спектром, радиочастотными импульсами и регистрацию сигналов, зха, о т л и ч а щ ю и и с я тем, что, с целью

10 повышения коэффициента усиления, на образец воздеиствуют радиочастотными импульсами на частоте, равной сумме частот двух соседних переходов, и импульсом на частоте перехода усиливаемого сигнала, 15 причем на суммарной частоте воздействуют не менее чем двумя радиочастотными .импульсами, один из которых является предварительнымым.

1746271

Ы 1W

О %, О С1 С2

Фиг. г

Составитель И. Старостенко

Редактор Н. Лазаренко Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Заказ 2390 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101!

1 I

t g

ЦЗиг,5